Научная статья на тему 'Розроблення структури та моделі підсистеми запобігання технічним аваріям для системи інтелектуального будинку'

Розроблення структури та моделі підсистеми запобігання технічним аваріям для системи інтелектуального будинку Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
123
24
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
мережа Петрі / нейроконтролер / інтелектуальний будинок / Petri Nets / neurocontroller / smart home

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — В М. Теслюк, В В. Береговський, П Ю. Денисюк, Т В. Теслюк

Розроблено структуру підсистеми запобігання технічним аваріям для системи інтелектуального будинку за допомогою нейроконтролера. У процесі розроблення побудовано модель підсистеми на основі кольорових мереж Петрі. Наведено результати роботи – граф досяжності та описано основні сценарії роботи підсистеми запобігання технічним аваріям.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — В М. Теслюк, В В. Береговський, П Ю. Денисюк, Т В. Теслюк

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Structure and model of an accident prevention subsystem for a smart home system

In the article we present the structure of an accident prevention subsystem for smart home system using neurocontroller. During the development we designed a model of the subsystem based on colour Petri nets. Also we present a reachability graph and description of the main scenarios of the accident prevention subsystem.

Текст научной работы на тему «Розроблення структури та моделі підсистеми запобігання технічним аваріям для системи інтелектуального будинку»

Науковий вкпик НДТУ Украши. - 2013. - Вип. 23.18

5. ШФОРМАЩЙШ ТЕХНОЛОГИ ГАЛУЗ1

УДК 004.942 Проф. В.М. Теслюкд-р техн. наук; викл. В.В. Береговський2;

доц. П.Ю. Денисюк1, канд. техн. наук; студ. Т.В. Теслюк1

РОЗРОБЛЕННЯ СТРУКТУРИ ТА МОДЕЛ1 ПЩСИСТЕМИ ЗАПОБ1ГАННЯ ТЕХН1ЧНИМ АВАР1ЯМ ДЛЯ СИСТЕМИ 1НТЕЛЕКТУАЛЬНОГО БУДИНКУ

Розроблено структуру шдсистеми запобiгання техшчним аварiям для системи ште-лектуального будинку за допомогою нейроконтролера. У процес розроблення побудова-но модель шдсистеми на основi кольорових мереж Петр^ Наведено результати роботи -граф досяжност та описало основш сценарн роботи пiдсистеми запоб^ання техшчним аваршм.

Ключовi слова: мережа Петр^ нейроконтролер, штелектуальний будинок.

Вступ. Сучасш вимоги та потреби населения до власного помешкання зу-мовили розвиток технДчних засобДв, що призвело до появи технологш штелекту-ального будинку [1-3]. Сучасна система штелектуального будинку охоплюе такi пiдсистеми: освiтлення, клшат-конгролю, захисту, пiдсистема запобiгання технДч-ним аварiям та iн. [4-6]. Залежно вiд потреб споживачДв та особливостей оточу-ючого середовища можливi рДзн варiанти реалiзацií зазначених вище пДдсистем. Така система мiстить мiкроелектричнi техшчш засоби для збирання, опрацювання та впливу на оточуюче середовище (комп'ютери, мДкроконтролери, давачi, актю-атори, камери тощо). Забезпечення саме iителектуальних рис створюеться за допомогою вщповщного програмного забезпечення. З кожним роком рДвень штелекту-алiзацií таких систем постДйно зростае. Тому застосування та розроблення нейро-контролерш для реалДзацл системи iнтелектуального будинку е актуальним та своечасним завданням.

1. Розроблення структури пщсистеми запоб1гання техшчним авар1ям 1нтелектуального будинку. 1нтелектуальний будинок е складною системою, яка контролюе рiзноманiтнi процеси всередиш будинку, такi як: клiмат, освилення, захист та iншi. КрДм того, у функцц системи входить забезпечення цшсностД та захисту будинку. Сучасш вимоги до Днтелектуального будинку полягають в такому: вмiти визначати небезпечнi ситуацií, сприяти вирiшению конфлДктних ситуаций, захист будiвлi загалом, Днтелектуальне оброблення даних. Метою ще! роботи е розроблення та дослДдження шдсистеми запобДгання технiчним аварiям в штелек-туальному будинку.

Для прикладу, розглянемо одну з складових - кухню iнтелектуального будинку. Для шших складових буддвлД, можна використати подабш технiчнi рДшення, або навiть простДшД. Зазвичай, кухня мае водо- та газопостачання, тому одними Дз основних проблем е людський фактор та проблеми Дз постачанням. Виходячи з можливих варДанпв, можуть виникнути такД небезпечш ситуацл:

1 НУ " Львгвська полггехнка";

2 1вано-Франк1вський НТУ нафти 1 газу, коледж електронних прилад1в

5. !нформацшш технологи галузi

241

• пожежа внаслщок необережного поводження з вогнем, або неконтрольований ви-тiк газу;

• задимлення кухш, спричинене в наслщок пожежi або необережного поводження з вогнем, залишення посуду над вогнем без нагляду тощо;

• випк газу, спричинений неповним закриванням крану або проривання труб тран-спортування газу;

• протшання води, зумовлене проблемами iз комунiкацiями, забивання стоку води тощо.

Програмна система iнтелектуального будинку мае зрозумiти, коли настала небезпека i мати сценарий дiй у кожнш iз зазначених ситуацш. Для цього в кухнi розмiщено давачг давач вогню; давач диму та газу; давач протшання води. В по-дальшому розвитку та вдосконаленш пiдсистеми можна додати й iншi вили давачiв.

Для виршення зазначених вище проблем пiдсистема запобiгання техшч-ним авар1ям (ЗТА) може керувати такими пристроями: електричний ключ перек-ривання газу; електричний ключ перекривання водопостачання; протипожежна система; витяжка та ш. О^м того, у разi виникнення одше'* iз небезпечних ситу-ацiй подсистема мае подати сигнал користувачу. Для цього можна запрограмувати використання звукових i свiтлових сигналiв. Припустимо, що пiдсистема може керувати звуковою сигналiзацiею та двома свiтловими сигналiзацiями (одна - для проткання води, а шша - для можливого вогню, задимлення та протiкання газу). Приклад розроблено'' спрощено'1 структури тдсистеми ЗТА, з урахуванням роз-глянутих вище складових, зображено на рис. 1.

Блок прилад1в

Ключ перекривання газу —

Ключ перекривання води Протипожежна система ' Витяжка

Блок сигнал1зацп Звукова сигнал1защя

Св1тлова сигнал1защя (загроза вогню)

! ; л

Св1тлова сигнал1защя (прсткання води)

Рис. 1. Структура тдсистеми ЗТА ттелектуального будинку

Наведемо можливi сценарп роботи тдсистеми ЗТА, а саме:

• Якщо загорiвся вогонь на кухнi, то мае спрацювати давач вогню та давач диму. Тодi необхiдно перекрити газ, увiмкнути протипожежну систему та подати зву-ковi i свiтловi сигнали власнику будинку.

• Якщо вщбуваеться протiкання води в примщенш, то спрацьовуе вiдповiдний давач. Тодi треба перекрити воду та подати звуковий та свкловий сигнали власни-ку будинку.

242

Збiрник науково-технiчних праць

5.

технологи гaлyзi

243

• Якщо вiдбуваеться витiк газу, то спрацьовуе давач диму/газу. Тодi необхiдно пе-рекрити газ i ввiмкнути витяжку для зменшення концентрацй диму та газу, а та-кож увiмкнути звукову та свiтлову сигналiзацiю власнику будинку.

• Якщо вщбуваеться задимлення, то спрацьовуе давач диму/газу. Тодi треба перек-рити газ i ввiмкнути витяжку для зменшення концентрацй диму та газу i ввiмкну-ти звукову та свiтлову сигналiзацiю власнику будинку.

2. Розроблення моделi пiдсистеми запобiгання технiчним авар1ям ште-лектуального будинку на основi мережi Петрi. Для дослщження можливостей тдсистеми ЗТА, здатностi коректно виконувати поставлен завдання, розроблено 11 модель на основi кольорових мереж Петрi [7]. 1х використано для того, щоб роз-рiзняти сигнали вщ кожного iз здавачiв, а саме (для розроблювально'1 тдсистеми): червоний - сигнал вщ давача вогню, жовтий - сигнал вiд давача диму/газу, бла-китний - сигнал вщ давача протiкання води.

Розроблену модель на основi мереж Петрi можна умовно розбити на 4 час-тини, кожна з яких виконуе власнi функцн:

• блок давачiв, мiстить у собi давачi та переходи до блоку аналого-цифрового пе-ретворювача (АЦП);

• блок аналогово-цифрового перетворювача, який мiстить АЦП та переходу у цен-тральний процесор (ЦП). У блоцi реалiзовано послщовне опрацювання сигналiв вiд кожного iз давачiв;

• блок центрального процесора, який мютить ЦП та переходи до актюаторiв (викону-ючих пристрош). У блоцi реалiзовано послiдовне опрацювання даних вiд давачiв;

• блок актюаторiв, який мiстить усi актюатори зпдно iз структурою пiдсистеми ЗТА.

Побудована модель працюе згщно з алгоритмом, де присутш такi основш кроки. Отже, коли один iз давачiв зафiксував нега-тивнi змши у середовищi штелектуального будинку, то вш очкуе, коли АЦП буде вть-ним i тодi передае щ данi на опрацювання АЦП. Шсля цього цифровий сигнал вщ давача зберiгаеться в буферi доти, доки ЦП не буде втьним i тодi передае дат у ЦП, який виршуе зпдно iз розробленим сценарiем, що необхщно виконати з ними чи який керу-ючий сигнал видати на актюатори.

Наступний крок передбачае передачу опрацьованих даних до актюаторiв, яю е вибранi для усунення неполадок i безпосе-редньо надсилаються керуючi сигнали.

Внаслiдок дослiдження пiдсистеми ЗТА з використанням моделi на основi кольорових МП, було побудовано граф досяжносп станiв, який дае змогу оцiнити динам!ку роботи пiдсистеми та iншi вихiднi параметри (рис. 3) на системному рiв-нi автоматизованого проектування iнтелектуальних будинк1в.

Висновки. Розроблено структуру та алгоритм функцюнування тдсистеми запоб^ання технiчним авар1ям iнтелектуального будинку, яка використовуе мо-дульний принцип i дае змогу швидко та ефективно модифiкувати та вдосконалю-вати тдсистему. Побудовано модель пiдсистеми запобкання технiчним авар1ям

Рис. 3. Граф досяжностi статв роботи тдсистеми

244

Збiрник науково-техшчних праць

Науковий вкпик НДТУ Украши. - 2013. - Вип. 23.18

1Б, яка фунтуеться на теорц кольорових мереж neTpi i дае змогу дослщити динамку роботи пiдсистеми на системному ршш автоматизованого проектування 1Б.

Лiтература

1. Jiang L. Smart home research / L. Jiang, D.Y. Liu, B. Yang // Proceedings of the 2004 International Conference on Machine Learning and Cybernetics, Shanghai, China, August 2004. -Vol. 2. - Pp. 659-663.

2. Noury N. New trends in health smart homes / N. Noury, G. Virone, P. Barralon, J. Ye, V. Rialle, J. Demongeot // Proceedings of the 5th International Workshop on Enterprise Networking and Computing in Healthcare Industry (Healthcom '03), June 2003. - Pp. 118-127.

3. Helal S. The gator tech smart house: a programmable pervasive space / S. Helal, W. Mann, H. El-Zabadani, J. King, Y. Kaddoura, E. Jansen // Computer, 2005. - Vol. 38, no. 3. - Pp. 50-60.

4. Chan M. A review of smart homes-present state and future challenges / M. Chan, D. Esteve, C. Escriba, E. Campo // Computer Methods and Programs in Biomedicine. - 2008. - Vol. 91, no. 1. - Pp. 55-81.

5. Danny Briere, Hurley Smart Homes For Dummies, Third Edition. - 2011, John Wiley & Sons. - 432 p.

6. Mahmoud A. Al-Qutayri Smart Home Systems / A. Mahmoud. - 2010, Publisher: InTech. - 194 p.

7. Harper R. Inside the Smart Home / R. Harper. - 2003, London. Springer; Augus. - 275 p.

8. Niezabitowska E.: Budynek inteligentny - Tom I, II Potrzeby uzytkownika a standard budynku inteligentnego, Wyd. Politechniki Sl^skiej, Gliwice 2005. - 324 p.

9. Michel Diaz Petri Nets: Fundamental Models, Verification and Applications. - 2010, John Wiley & Sons. - 768 p.

10. James L. Peterson A Note on Colored Petri Nets, Information Processing Letters. - Vol. 11, Number 1, (August 1980). - Pp. 40-43.

11. Jensen K., Kristensen L.M., Coloured Petri Nets: modelling and validation of concurrent systems: 1st edition - 2009, Springer. - 395 p.

12. Mohamad H. Hassoun Fundamentals of Artificial Neural Networks. - 1995, MIT Press. - 511 p.

13. Rosenblatt F., The Perceptron: A Probabilistic Model for Information Storage and Organization in the Brain, Cornell Aeronautical Laboratory, Psychological Review. - Vol. 65, No. 6. - Pp. 386-408.

Теслюк В.М., Береговский В.В., Денисюк П.Ю., Теслюк Т.В. Разработка структуры и модели подсистемы предотвращения технических аварий для системы интеллектуального дома

Разработана структура подсистемы предотвращения технических аварий для системы интеллектуального дома с помощью нейроконтроллера. В процессе разработки построена модель подсистемы на основе цветных сетей Петри. Приведены результаты работы - граф достижимых маркировок и основные сценарии работы подсистемы предотвращения технических аварий.

Ключевые слова: сеть Петри, нейроконтроллер, интеллектуальный дом.

Teslyuk V.M., Beregovslyy V. V., Denysyuk P. Yu., Teslyuk T. V. Structure and model of an accident prevention subsystem for a smart home system

In the article we present the structure of an accident prevention subsystem for smart home system using neurocontroller. During the development we designed a model of the subsystem based on colour Petri nets. Also we present a reachability graph and description of the main scenarios of the accident prevention subsystem.

Keywords: Petri Nets, neurocontroller, smart home.

УДК330.101.8:519.86:621.314 Доц. Т.Н. Тиховская, канд. экон. наук -

Запорожский НТУ

ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ФУНКЦИИ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

Выполнен краткий аналитический обзор эволюции производственной функции в работах отечественных и зарубежных авторов. Построены и проанализированы производственные функции для предприятий силовой электроники на базе данных о производственно-хозяйственной деятельности типичного предприятия силовой электроники, кото-

5. !нформацшш технологи галул

245

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.